【正文】 (6) 再根據(jù)（1）中抽簽確定的實驗環(huán)境使用順序，使用另一個實驗環(huán)境，重復(fù)(3)、(4)、(5)，直至全部實驗完成。被試在簽署知情同意書后，將按照如下步驟來開始實驗：(1) 被試通過抽簽確定自己實驗中8種實驗配置的順序，以及使用實驗環(huán)境的順序；(2) 通過實驗人員培訓(xùn)被試學(xué)習(xí)使用虛擬仿真實驗平臺，并且練習(xí)通過實驗平臺來與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互。被試不適感通過身體部位不適感（BPD）方法來測量感受到不適的身體部位和不適感強(qiáng)度，使用感知努力程度（RPE）方法測量被試完成任務(wù)付出的感知努力程度。肘關(guān)節(jié)角度是根據(jù)執(zhí)行任務(wù)過程中測量的肩、肘、腕三個關(guān)節(jié)在空間的位置計算得出。 實驗的組內(nèi)因素及其水平因素水平說明工作姿勢坐姿站姿完成操作次數(shù)少一個任務(wù)中連續(xù)完成2個回合，即18次對準(zhǔn)目標(biāo)點操作多一個任務(wù)中連續(xù)完成4個回合，即36次對準(zhǔn)目標(biāo)點操作目標(biāo)點大小小目標(biāo)點直徑6mm大目標(biāo)點直徑18mm實驗中這3個組內(nèi)因素構(gòu)成了一個222設(shè)計，因此這些因素的水平共有8種組合，即構(gòu)成了實驗中的8種實驗配置，被試需要分別在這些配置下完成任務(wù)。 磁性跟蹤器傳感器的放置位置[104]實驗中在虛擬環(huán)境中使用的虛擬模型使用AutoDesk174。站姿使用的模型尺寸為550mm（高）400mm（寬）；坐姿使用的模型尺寸為400mm（高）600mm（寬）。 任務(wù)描述實驗中選取一個手工裝配任務(wù)作為實驗任務(wù)，這個手工裝配任務(wù)是從工業(yè)使用手工工具進(jìn)行鉆孔或者鉚接操作中簡化而來的。如果有，請在下面的圖中標(biāo)出現(xiàn)的部位。其中，被試首先需要閱讀實驗指導(dǎo)說明，明確實驗內(nèi)容，并且實驗人員應(yīng)該告知被試實驗?zāi)康模尡辉囬喿x并簽署知情同意書。如果虛擬現(xiàn)實仿真能夠提供與真實世界百分之百相同的臨境感的話，那么通過虛擬現(xiàn)實仿真進(jìn)行工效學(xué)評價獲得的結(jié)果應(yīng)該與在真實環(huán)境中工效學(xué)評價的結(jié)果完全相同。 實驗?zāi)康呐c研究思路為了研究這個問題，在本文研究中使用第3章中介紹的虛擬現(xiàn)實仿真實驗平臺來仿真手工裝配操作，通過動作跟蹤系統(tǒng)來跟蹤被試的全身動作，使用數(shù)字頭盔向被試顯示虛擬場景和提供視覺反饋。一半被試先完成真實環(huán)境中的實驗然后再完成虛擬環(huán)境中的實驗（如虛線所示），而另一半被試的實驗環(huán)境順序則與之相反（如實線所示）。.(3) 您的肌肉骨骼系統(tǒng)方面受過傷嗎？如果有請在下面圖中標(biāo)出受傷部位。 實驗設(shè)備在實驗中使用在第4章介紹的虛擬現(xiàn)實仿真實驗平臺來提供虛擬現(xiàn)實場景、完成實驗操作。在使用虛擬仿真平臺為被試提供虛擬場景時，為了讓被試和實驗人員能夠準(zhǔn)確判斷被試控制的手工工具模型的尖端是否已經(jīng)對準(zhǔn)目標(biāo)點，虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)為被試提供了視覺反饋，當(dāng)工具尖端進(jìn)入到接觸目標(biāo)點的碰撞向量檢測范圍內(nèi)，目標(biāo)點的顏色由原來的黑色變成黃色；而當(dāng)工具尖端移出檢測范圍之外，目標(biāo)點的顏色由黃色恢復(fù)為原來的黑色（）。 實驗測量的工效學(xué)指標(biāo)實驗測量了被試在完成任務(wù)過程中一些工效學(xué)指標(biāo)，這些工效學(xué)指標(biāo)反映了被試完成任務(wù)的績效、主觀感受以及任務(wù)引起的MSD風(fēng)險。（51）被試完成任務(wù)過程中肌肉疲勞程度通過測量被試在開始執(zhí)行任務(wù)前和剛剛完成任務(wù)后的肌肉最大輸出力的下降率反映的[36]。本實驗的虛擬環(huán)境臨境感評價問卷參考了Witmer和Singer的虛擬現(xiàn)實臨境感問卷中的問題制定而成。(4) 被試在剛完成這個實驗配置下的任務(wù)后，再次使用測力計測量坐姿時右臂最大輸出力量。頭和各關(guān)節(jié)的位置可以用于描述被試在真實環(huán)境中完成任務(wù)過程中的姿勢。在對實驗結(jié)果的統(tǒng)計分析中，首先檢驗了測量數(shù)據(jù)的正態(tài)性和方差齊次性，全部測量數(shù)據(jù)都通過了檢驗。這個結(jié)果說明實驗中4個因素之間不存在交互效應(yīng)，因此可根據(jù)因素分別對各水平下的實驗結(jié)果進(jìn)行分析。不過在傳統(tǒng)姿勢評價方法中，肘關(guān)節(jié)的活動范圍通常被劃分為幾個區(qū)間，例如在姿勢目標(biāo)分析法（Posture targeting）中將肘關(guān)節(jié)活動范圍平均劃分為8個區(qū)間[39]（），而在RULA和REBA方法中將肘關(guān)節(jié)活動范圍劃分為2個區(qū)間：小于60176。使用配對t檢驗對真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中MFCR進(jìn)行分析的結(jié)果表明，虛擬環(huán)境中肌肉最大輸出力量下降率與真實環(huán)境存在顯著差異（，）。 真實與虛擬環(huán)境中MFCR線性回歸結(jié)果肌肉最大輸出力下降率（MFCR）的線性回歸結(jié)果表明，真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中肌肉最大輸出力下降率測量結(jié)果之間存在顯著的線性關(guān)系。對于工作姿勢、完成操作次數(shù)和目標(biāo)點大小三個因素的各個水平條件下，虛擬環(huán)境中與真實環(huán)境中的測量結(jié)果之間具有顯著相關(guān)性，因此，基于虛擬現(xiàn)實仿真對完成任務(wù)的肌肉疲勞程度可以在一定精度要求條件下預(yù)測真實環(huán)境中的評價結(jié)果。 根據(jù)組內(nèi)因素分類的任務(wù)完成時間平均值、方差和差異（N=30）因素水平（秒）（秒）p均值方差均值方差工作姿勢站姿%坐姿82. 4%完成操作次數(shù)多%少%目標(biāo)點大小大%小%另外，使用配對t檢驗方法分析了實驗中3個組內(nèi)因素對任務(wù)完成時間的影響。從對在虛擬環(huán)境和真實環(huán)境中任務(wù)完成時間測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，完成操作次數(shù)對完成任務(wù)時間存在影響。使用配對t檢驗方法對真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中不適感評分的差異進(jìn)行分析，結(jié)果表明兩者之間存在著顯著差異（，p ）。虛擬和真實環(huán)境中前臂不適感評分（BPD）的回歸結(jié)果以及回歸結(jié)果的95%。 真實環(huán)境與虛擬環(huán)境中BPD評分之間相關(guān)系數(shù)（根據(jù)組內(nèi)因素分類）（N=30）因素水平相關(guān)系數(shù)p工作姿勢站姿坐姿完成操作次數(shù)多少目標(biāo)點大小大小 感知努力程度（RPE）（）；（）。 根據(jù)組內(nèi)因素分類RPE評分均值、方差和差異（N=30）因素水平p均值方差均值方差工作姿勢站姿%坐姿%完成操作次數(shù)多%少%目標(biāo)點大小大%小%另外，使用配對t檢驗方法對3個組內(nèi)因素對RPE測量結(jié)果影響進(jìn)行分析，工作姿勢因素的“站姿”（）；“坐姿”（）。不過，在目標(biāo)點大小因素的兩個水平“大”和“小”的RPE評分之間并沒有發(fā)現(xiàn)存在顯著差異（，p=）。更長的任務(wù)完成時間可能是導(dǎo)致被試在虛擬環(huán)境中要比在真實環(huán)境中更容易疲勞、感覺到更強(qiáng)不適感和感覺需要付出更多努力的原因。 ACTR理論的認(rèn)知模型示意圖根據(jù)ACTR理論，手工裝配操作由視覺模塊和操作模塊來進(jìn)行處理。這個結(jié)果也表明基于虛擬現(xiàn)實仿真對體力作業(yè)進(jìn)行生理工效學(xué)評價是有效的。最后，被試如果缺乏使用虛擬仿真系統(tǒng)的經(jīng)驗可能會對實驗結(jié)果的精確程度存在負(fù)面影響，如果在實驗前讓被試接受更多使用虛擬仿真系統(tǒng)訓(xùn)練可能會對實驗結(jié)果有更多改善，使得真實環(huán)境和虛擬環(huán)境中結(jié)果的相關(guān)性更高。31 / 31